автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии кефирного продукта, обогащенного низкомолекулярными производными хитозана

На правах рукописи

ЖИГУЛИНА ОЛЕСЯ ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КЕФИРНОГО ПРОДУКТА, ОБОГАЩЕННОГО НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ ХИТОЗАНА (СУКЦИНАТОМ ХИТОЗАНА)

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ ~ 7 СКТ 2015

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2015

005563112

005563112

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции»

Научный руководитель: Евдокимов Иван Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Бабич Ольга Олеговна,

доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)», директор НИИ Биотехнологии Крючкова Вера Васильевна, доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет», профессор кафедры «Товароведения и товарной экспертизы»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности»

Защита диссертации состоится «31» октября 2015 года в 12-00 час на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, 4 лекц. ауд., тел. (8384-2) 39-05-37.

^ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» 0шр://пи..кетПрр.ги).

Автореферат разослан « 02 » сентября 2015 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Обеспечение правильного питания населения, адекватность и сбалансированность питания является одной из важнейших задач совместной деятельности медиков, технологов, социологов. Особенно актуальны эти вопросы в России вследствие большого количества регионов и климатических поясов, многообразия этнических групп людей, интенсивности труда и физиологических особенностей. Одна из задач в этой области - создание новых функциональных пищевых продуктов на основе подбора сырья и компонентов таким образом, чтобы их использование позволило сбалансировать свойства готового продукта, гарантировать безопасность, обогатить биологически активными веществами.

Особо актуальным представляется производство функциональных кисломолочных напитков с применением пробиотических микроорганизмов и различных биологически активных добавок, улучшающих функциональные свойства продуктов питания. Сукцинат хитозана, водорастворимая высокоактивная добавка в сочетании с янтарной кислотой, является одним из основных регуляторов энергетического обмена живых организмов.

В связи с этим, разработка технологии кефира с олигосахаридами хитозана является перспективным направлением в области напитков функционального назначения, позволяющим расширить ассортимент продуктов и повысить уровень здорового питания населения.

Степень проработки темы исследования. Теоретические и практические аспекты получения функциональных продуктов на основе кисломолочных напитков были заложены в трупах Королевой Н.С., Гончаровой Г.С., Рожковой И.В., Семенихиной В.Ф., Виноградской С.Е., Ганиной В.И., Забодаловой JI.A., Тихомировой H.A., Хамагаевой И.С., Хамнаевой Н.И., Khurana Н.К., Robinson R. К., Tamime A. Y. и др. авторов.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка технологии кефирного продукта, обогащенного низкомолекулярными производными хитозана.

Для достижения поставленной цели были реализованы следующие задачи:

• на основании априорной информации обосновать выбор вида олигосахарида хитозана как потенциальной биологически активной добавки при производстве кисломолочных напитков смешанного брожения и определить оптимальную дозу его внесения;

• изучить влияние сукцината хитозана на динамику технологических свойств молока-сырья;

• исследовать биотехнологические особенности процесса сквашивания и созревания кефирного продукта в присутствии сукцината хитозана;

• изучить влияние сукцината хитозана на развитие и морфологические свойства микрофлоры кефирной закваски;

• исследовать влияние сукцината хитозана на функциональные и потребительские свойства готового продукта;

• разработать технологию кефирного продукта с сукцинатом хитозана и провести опытно-промышленную апробацию;

• провести оценку экономической эффективности разработанной технологии кефирного продукта с олигосахаридами хитозана.

Научная новнша работы. Теоретически обосновано и практически доказано, что использование сукцината хитозана в сочетании с янтарной кислотой позволяет получить кефирный продукт с улучшенными функциональными свойствами.

Выявлено, что чри дозе внесения 1,0 г на 1 л молока-сырья сукцинат хитозана не оказ'ывз .т влияния на развитие молочнокислой микрофлоры в кефирном продукте г. процессе сквашивания.

Впервые доказало, что сукцинат хитозана в процессе созревания кефирного продукта юнижает активность молочнокислой микрофлоры на 15-20% и дрожжевой шкрофлоры на 40 - 50%.

Установлено, что сукцинат хитозана не снижает антибактериальные свойства микрофлоры кефирных грибков против патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов Salmonella typhimurium, Shigella flexneri, Escherichia coli.

Доказано, что в присутствии сукцината хитозана антиоксидантная активность кефирного продукта повышается на (22-23,5)%.

Теоретическая и практическая значимость. На основании полученных результатов исследований разработана технология кефирного напитка смешанного брожения с улучшенными функциональными свойствами за счет применения сукцината хитозана.

Разработана технология продукта кефирного «Янтарный» (ТУ 9222027-10514645-2014), прошедшая апробацию на ООО «Молокомама» (г. Москва) и ОАО «МК «Ставропольский»» (г. Ставрополь).

Результаты исследований внедрены в учебном процессе базовой кафедры прикладной биотехнологии, созданной ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции» Россельхозакадемии и ФГАОУ «Северо-Кавказский федеральный университет», при подготовке бакалавров, магистров и аспирантов по направлению «Продукты питания животного происхождения».

Методология и методы исследований. Методологической основой диссертационного исследования являются классические законы научного познания и комплексный системный анализ с применением стандартных, общепринятых и модифицированных методов исследований физико-химического состава, биотехнологических, органолептических и микробиологических показателей функционального продукта на всех стадиях производства. Математическая обработка, экспериментальных данных, статистический и регрессивный анализы выполнены с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 и Microsoft Excel 2010.

Степень достоверности результатов работы подтверждается 3-5-кратной повторностью, воспроизводимостью и математической обработкой данных, полученных в ходе исследований, а также результатами лабораторных и опытно-промышленных выработок кефирного продукта.

Основные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование олигосахарвда хитозана, как потенциальной биологически активной добавки при производстве кисломолочных напитков смешанного брожения;

- результаты экспериментальных исследований биотехнологических процессов сквашивания и созревания кефирного продукта, а также морфологических свойств микрофлоры кефирной закваски в присутствии сукцината хитозана;

технология кисломолочного напитка смешанного брожения с улучшенными функциональными свойствами.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2008 г.), «Инновационные технологии здорового питания, их качество и безопасность» (Казахстан, Алматы, 2010 г.), на Х1У региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь,2010 г.), на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010 г.), на ХЬ научно-технической конференции СевероКавказского государственного технического университета (Ставрополь, 2011г.), на республиканской конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь» (Казахстан, Алматы, 2012 г.), на научно-практическом семинаре «Совершенствование технологий и аппаратурно-процессового оформления производства творога, мягких и фигурных сыров» (Адыгея, 2013 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 статей в реферируемых ВАК изданиях и получен патент РФ №2543146 на «Способ производства кефира».

Структурь и объем диссертации. Диссептапия состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литератур: I, включающего 119 наименований источников, в том числе 55 иностранных, и 5 приложений.

Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц и 30 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований с учетом создания функциональных продуктов питания.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследований» рассмотрены вопросы создания функциональных продуктов на основе кисломолочных напитков и микроорганизмы, входящие в состав кефирного грибка. Проанализированы функционально-технологические характеристики биологически активных добавок на основе производных хитозана.

Во второй главе «Организация проведения экспериментов и методы исследований» представлены данные об организации работы, объектах и методологии исследований, обработке полученных результатов.

Объектами исследования являлись молоко коровье обезжиренное по ГОСТ 10970-87; молоко коровье нормализованное с массовой долей жира 2,5% по ГОСТ 52090-2003; олигосахарид хитозана «Олигохит янтарный» -биологически активная добавка - изготовитель: ООО «Олигофарм», Россия, Нижний Новгород; сукцинат хитозана (молекулярный вес 30 - 250 Да), Kraeber & Со GmbH, Германия; янтарная кислота, изготовитель: ОАО «Мербиофарм», Россия, Йошкар-Ола; кефирная закваска по ОСТ 10-02 -02-4-87. При использовании сукцината хитозана других производителей к олигосахариду добавлялась янтарная кислота пищевой категории качества, для получения аналога БАД «Олигохит янтарный».

Структурно-логическая схема проведения исследований,

представленная на рис. 1.

При проведении исследований использовали стандартные микробиологические, физико-химические, биохимические методы и методы математической статистики.

Рисунок 1 - Структурно-логическая схема проведения исследований

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В третьей главе «Исследование влияния сукцината хитозана на развитие молочнокислой и дрожжевой микрофлоры кефирной закваски» проведен выбор количества вносимого компонента на основании рекомендуемых доз для ежедневного потребления сукцината хитозана, изучено влияния сукцината хитозана на устойчивость белков молока при термической обработке, развитие молочнокислых и дрожжевых микроорганизмов при различных дозах внесения сукцината хитозана в процессе сквашивания и созревания молока микрофлорой кефирных грибков.

При подборе дозировки учитывались рекомендации для БАД «Олигохит янтарный», в состав которой входит сукцинат хитозана и янтарная кислота в соотношении 250 и 100 мг, соответственно. В соответствии с представлениями о функциональных продуктах питания, содержание функциональных ингредиентов, оказывающих регулирующие действие на организм человека, должно находиться в пределах 10-50% средней суточной потребности в нутриенте. Поэтому максимальная доза сукцината хитозана с янтарной кислотой, с учетом рекомендованной производителем суточной дозы (700 мг) и минимального количества продукта, содержащего суточное количество добавки (200 мл), была принята на уровне 1750 мг на 1 л молока.

Так как тепловая обработка молока-сырья является обязательной операцией при производстве кисломолочных напитков, на первом этапе была изучена устойчивость белков молока в присутствии различных доз сукцината хитозана с янтарной кислотой.

Известно, что белковые частицы молочного сырья, в связи с преобладанием в их структуре карбоксильных групп, имеют отрицательный заряд. Тогда как олигосахариды хитозана, являясь анионным углеводами, обладают отрицательным зарядом. Именно по этой причине возможно образование нерастворимых электростатических комплексов между этими

соединениями при определенных условиях: рН, солевое равновесие, соотношение белок/полисахарид. В случае использования низкомолекулярного сукцината хитозана эта зависимость будет менее выражена. Тем не менее, в условиях пастеризации при повышенных температурах ((85—87)°С с выдержкой (5—10) мин или (90—92)°С с выдержкой 2—3 мин) такое взаимодействие может привести к дестабилизации системы.

Эксперименты показали, что вносимая добавка повышала титруемую кислотность молока и понижала активную, причем нарастание титруемой кислотности протекало более интенсивно (рис.2). Видимая коагуляция белков молока начиналась при внесении добавки более 1250 мг/л, при этом пастеризованное молоко приобретало темно-желтый цвет, неприятный вкус и аромат.

О 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Доза сукцината хитозана, мг/л * Титруемаякиспотность »Активная кислотность

Рисунок 2 - Влияние дозы сукцината хитозана на титруемой кислотности и активной кислотности молока

С целью подбора дозы БАД было проведено исследование процессов сквашивания и созревания молока микрофлорой кефирной закваски проводились с дозами сукцината хитозана от 5 до 1800 мг/л.

Для проведения исследований в обезжиренное молоко вносилось определенное количество сукцината хитозана. После предварительной

пастеризации, температура (90±2) °С, выдержка 2-8 мин, образцы исследуемого молока охлаждались до температуры заквашивания, соответствующей температурному оптимуму для кефирного грибка (2022) °С. Затем смесь заквашивалась кефирной закваской (3 % к объему смеси) и термостатировалась при (20-22) °С до кислотности (65-70) °Т и при (12-14)°С в течение 12 - 24 ч. Органолептическая оценка образцов проводилась после созревания.

Сравнение динамики нарастания кислотности в различных образцах (рис. 3) показало, что скорость кислотообразорования в процессе сквашивания во всех образцах практически одинакова.

Напротив, созревание проходило более активно в контроле, в то время, как в образцах с олигосахаридом хитозана активность микрофлоры понижалась.

Контроль 5 2Б 75 Ш 250 750 2250

Доза внес« ния, мг/л

«Свашивание "Созревание

Рисунок 3 - Влияние дозы сукцината хитозана на скорость нарастания кислотности в процессе сквашивания и созревания

При микроскопировании наблюдалось наличие основных представителей симбиотической микрофлоры кефирных зерен (рис.4): молочнокислые лактококки, располагающиеся одиночно, попарно или в виде цепочек; мезофильные и термофильные молочнокислые палочки,

располагающиеся одиночно или в виде цепочек; дрожжи, одиночные, парные или в виде скоплений.

Рисунок 4 - Микрофлора молока, сквашенного кефирной закваской в присутствии 1250 мг/л сукцината хитозана после созревания, увеличение 500

При дозах сукцината хитозана свыше 1250 мг/л наблюдалось замедление развития дрожжевой микрофлоры (рис.5) и спиртового брожения. Спирт в этих образцах содержался в следовых количествах, что сказывалось и на их органолептических показателях.

Доза сукцината хитозана. мг/л □ Молочнокислая микрофлора

Рисунок 5 - Соотношение молочнокислой и дрожжевой микрофлоры в образцах суточного кефира с различной долей сукцината хитозана

Органолептические показатели образцов с дозой хитозана до 1250 мг/л были очень близки: свойственный свежему кефиру приятный кисломолочный вкус и аромат, консистенция однородная, слегка жидкая.

В присутствии сукцината хитозана в количестве 1800 мг/л сгусток приобретал творожистую, дряблую консистенцию, горьковатый вкус и

неприятный запах. При микроскопировании было заметно, что кокковые формы молочнокислых бактерий образовывали длинные цепочки. Влагоудерживающая способность сгустка уменьшалась на (30 - 35) % по сравнению с контролем.

На основании проведенных экспериментальных исследований была выбрана доза сукцината хитозана в количестве 1000 мг на 1 л молока. При данной дозе потребитель будет получать около 30% от суточной нормы активного компонента, употребляя 200 мл кефирного продукта, при сохранении органолептических, физико-химических и микробиологических свойств традиционного кефира.

Результаты детального изучения процессов сквашивания и созревания молока при выбранной дозе сукцината хитозана позволяют предположить, что влияние добавки менее выражено при оптимальных условиях культивирования (рис.6 а и 7 а).

сквашивания (а) и созревания (б) образцов кефира

Скорость нарастания кислотности для контрольного образца и образца с добавкой составляла 6,1 °Т/ч и 6,8 °Т/ч, соответственно. Количество молочнокислых микроорганизмов на конец сквашивания - 7,1*107 КОЕ/м3 и 2,4-107 КОЕ/м3 (рис.6 а). Напротив, в процессе созревания скорость

нарастания кислотности для контрольного образца составляла - 5,5°Т/ч, а образца с добавкой - 3,9 °Т/ч. (рис.6 б).

Вероятно, это связано с тем, что биоцидная активность хитозана в первую очередь определяется его аминогруппами, положительный заряд которых обуславливает связывание полимера с поверхностными структурами клеток микроорганизмов. Поскольку положительный заряд аминогрупп зависит от рН среды, то максимальную антибактериальную активность хитозан, особенно низкомолекулярный, проявляет в кислых условиях.

• Молочнокислые микроорганизмы, хонтропь * Молочнокислые микроорганизмы, контроль

• Молочнокислые микроорганизмы, сукцинат хитозана * Молочнокислые микроорганизмы, сукцинат хитозана

Дрожжи, контроль о Дрожжи, контроль

Дрожжи, сукцинат хитозана Дрожжи, сукцинат житоэана

Рисунок 7 - Динамика изменения молочнокислой и дрожжевой микрофлоры в процессе сквашивания (а) и созревания (б) образцов кефира

Дрожжевая микрофлора была более восприимчива к присутствию сукцината хитозана (рис.7 б), хотя морфология клеток дрожжей оставалась неизменной (рис. 8).

Это подтверждает известные данные о том, что действие хитозана на клетки Басскаготусез сеге^гае в первую очередь приводит к изменению экспрессии тех генов, которые имеют отношение к структурам-мишеням для хитозанового полимера, каковыми являются клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана, а также эндоплазматический ретикулум, в котором образуются составные компоненты для поверхностных структур.

Возможно, нарушения, происходящие в клеточных стенках под действием хитозана, могут являться причиной замедления их развития.

Рисунок 8 - Микрофлора образцов молока, сквашенного кефирной закваской, увеличение 2000

(а) в присутствии 1,0 г/л сукцината хитозана, (б) - без сукцината

С технологической точки зрения использование сукцината хитозана приводит к сокращению процесса сквашивания молока кефирной закваской за счет повышения исходной кислотности, без потери устойчивости белковых молекул. Фактически олигосахарид с янтарной кислотой в технологическом цикле производства кисломолочного продукта будет выступать в качестве регулятора кислотности.

С другой стороны можно предположить, что замедление процесса развития дрожжевой и молочнокислой микрофлоры способствует более длительному сохранению потребительских свойств кефирного продукта.

В четвертой главе «Изучение влияния сукцината хитозана на технологические и функциональные свойства кефирного продукта» приведены данные по исследованию органолептических, физико-химических, микробиологических показателей кефирного продукта, его функциональных свойств, определению сроков хранения готового продукта.

Физико-химические и органолептические свойства кисломолочных продуктов определяются интенсивностью микробиологических и

биохимических процессов, главным из которых является молочнокислое и спиртовое брожение лактозы, степень протеолиза т.д. Динамика титруемой и активной кислотности молока, сквашенного кефирной закваской в присутствии сукцината хитозана в количестве 1,0 г/л, приведена на рисунке 9. Наиболее интенсивное накопление молочной кислоты наблюдается в первой половине процесса производства, в последующем процесс кислотообразования замедляется.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 1В 20 22 24 Продолжительность сквашивания/созревания, час

■ кефир (титр.) кефир с сукцинатом хитозана (титр.)

л. кефир (рН) - кефир с сукцинатом хитозана ФН)

Рисунок 9 - Динамика активной и титруемой кислотности образцов кефира с сукцинатом хитозана

Внешний вид и консистенция контрольного образца и образца с сукцинатом хитозана были идентичны. Незначительное снижение вязкости, (12,5±0,2) мПа/с для контроля и (10,3±0,1) мПа/с для образца с сукцинатом хитозна, не влияло на плотность сгустка и привычную консистенцию продукта. Тем не менее, понижение эффективности брожения в период созревания вызывало соответствующие изменения органолептических характеристик. Снижение кислото- и газообразования в кефире придавали напитку оригинальный мягкий вкус.

При сквашивании молока спирт не обнаруживался (табл. 1), накопление его происходило, в основном, в период созревания и хранения.

Постепенно накопление спирта в продукте снижается и к 28 суткам хранения в обоих образцах присутствовали только следовые количества.

Таблица 1 - Динамика накопления спирта в процессе созревания

кефирного продукта

Продолжительность хранения при температуре (2 - 6)°С Содержание спирта (г/100г),

Кефир Кефир с сукцинатом хитозана, 1,0 г/л

После сквашивания Не обнаружено Не обнаружено

После созревания 0,150±0,04 Следовое количество

1 сутки 0,462±0,05 0,242±0,04

3 суток 0,502±0,02 0,306±0,02

6 суток 0,635±0,04 0,320±0,05

14 суток 0,567±0,05 0,350±0,04

28 суток Следовое количество Следовое количество

На протяжении 14-ти суток в продукте продолжалось медленное развитие заквасочной микрофлоры (рис. 10), патогенная микрофлора и БГКП

отсутствовали в течение всего исследуемого периода.

Рисунок 10 - Динамика активной и титруемой кислотности образцов

кефира с сукцинатом хитозана в процессе хранения

Количество дрожжевой микрофлоры на 14 сутки хранения составляло 2,МО5 КОЕ/мл для образца с сукцинатом хитозана и 3,6-106 КОЕ/мл для контрольного образца.

Исследование аминокислотного состава показало, что лимитирующей аминокислотой как в присутствии сукцината хитозана, так и в контрольном образце является лизин, что может снижать общую усвояемость свободных аминокислот при употреблении продукта. Для остальных аминокислот расчетный скор был достаточно высок, особенно для лейцина (174,0%).

Таблица 2 - Расчет аминокислотного скора кефира и кефира с добавкой

Незаменимая аминокислота Содержание, мг/г белка Аминокислотный скор, %

Кефир Кефир с сукцинатом хитозана Кефир Кефир с сукцинатом хитозана

Валин 64,6 59,2 129,20 118,40

Изолейцин 47,3 49,8 118,25 124,50

Лейцин 118,6 121,8 169,43 174,00

Лизин 24,8 34,2 45,09 62,18

Метионин 28,3 29,7 128,64 135,00

Треонин 56,1 44,6 140,25 111,50

Фенил аланин 18,3 13,9 65,36 49,64

Исследование углеводного состава показало, что образующаяся на первых стадиях утилизации лактозы глюкоза полностью потребляется лактобактериями и дрожжами.

Поскольку кефир является хорошо изученным природным пробиотиком, а сукцинат хитозана обладает выраженным антибактериальным действием, было исследовано влияние добавки на антагонистическую активность микроорганизмов заквасочной микрофлоры в условиях «in vitro» к коллекционным тест-культурам Escherichia coli Oll, Salmonella thyphimurium 25 M. S.aureus 209P, Clostridium difficile 630.

Для этой цели был использован метод развивающихся популяций в сравнении с ростом тест-штамма в монокультуре с последующим высевом на плотные среды. Результаты (рис. 11) показали, что уменьшение количества бактериальных клеток характерно для всех исследуемых культур патогенных микроорганизмов. Тем не менее, сукцинат хитозана усиливал антибактериальное действие кефирной микрофлоры только в случае с Clostridium difficile 630. Это может вызвать интерес с точки зрения

профилактики антибиотикоассоциированиых заболеваний кишечного тракта, одним из возбудителей которых может быть Clostridium difficile.

Проой«»« «лмос г» «

Рисунок 11 - Сравнение антибактериальной активности микрофлоры кефирного грибка в присутствии сукцината хитозана

Антиоксидантная активность кефира и кефирного продукта с сукцинатом хитозана определялась на липопротеидной желтковой модели. Результаты показали, что и кефир обладал высокой степенью антиоксидантной активности - (70,1 ±0,1)%. Антиоксидантная активность образца с сукцинатом хитозана составляла (84,5±0,2)%.

Таким образом, проведенные исследования позволяют разработать технологию кефирного напитка с сукцинатом хитозана, обладающего оригинальными органолептическими характеристиками и повышенными функциональными свойствами.

В пятой главе «Разработка технологии кефирного продукта «Янтарный» обоснованы параметры основных технологических операций, проведены расчеты экономической эффективности предлагаемой технологии, проведена оценка безопасности технологии с учетом требований НАССР.

Производство кефирного продукта может осуществляться резервуарным и термостатным способом. Последовательность технологических операций и технологическая схема производства представлены на рисунке 12. Отобранное по качеству молоко подогревают до температуры (43±2) °С, нормализуют по массовой доле жира. Пастеризуют при (92±2) °С с выдержкой от 2 до 8 мин или при (87±2) °С с выдержкой от 10 до 15 мин. Пастеризованную смесь гомогенизируют при давлении (15,0+2,5) МПа и (65±5) °С и охлаждают до температуры заквашивания (40±2) °С. Заквашивают и сквашивают смесь в резервуарах для кисломолочных напитков с охлаждаемой рубашкой, снабженных специальными мешалками, обеспечивающими равномерное перемешивание смеси с закваской. Смесь заквашивают сразу же после охлаждения кефирной закваской по ОСТ 10-02-02-4-87. Сквашивание напитков производится в течение 10-12 часов. Смесь сквашивают до образования молочного сгустка и кислотности 60-65°Т. По окончанию сквашивания при медленном охлаждении в течение (10 - 12) часов до температуры (12 - 14)°С проводится созревание кефира. В результате чего продукт приобретает характерные органолептические характеристики. Перед началом розлива продукт перемешивают. Напиток должен храниться в холодильных камерах при температуре не выше (4±2)°С и не более 3 суток.

На основании опытно-промышленных выработок продукта кефирного «Янтарный» разработана документация (ТУ 9222-027-10514645-2014).

Экономические расчеты показали, что разработанная технология рентабельна и себестоимость нового напитка сравнима с себестоимостью кефира, при этом, продукт кефирный «Янтарный» может позиционироваться на рынке как продукт с улучшенными функциональными свойствами, ориентированный практически на все слои населения.

Молоко-сырье Нормализованное молоко Сливки

Гомогенизированная смесь Пастеризованная смесь Кефир с сукцинатом хитозана

1 - центробежный насос 2- счетчик

3 - охладительная установка

4 - уравнительный бачок

5 - пастеризационно-охладительная установка 6- сепаратор-нормализатор

7 - гомогенизатор в - емкостной аппарат

Рисунок 12 - Технологическая схема выработки продукта кефирного «Янтарный»

22

Выводы

1. На основании априорной информации обоснован выбор сукцината хитозана как биологически активной добавки, положительно влияющей на функциональные и технологические свойства кефирного продукта.

2. Установлено, что для обеспечения термоустойчивости белков молока необходимо использовать низкомолекулярный сукцинат хитозана с молекулярной массой (30 -200) Да и его дозировка не должна превышать 1250 мг/л.

3. Доказано, что сукцинат хитозан, в количестве не превышающем 1250 мг/л, практически не оказывает влияния на скорость кислотообразования в процессе сквашивания. Однако, в процессе созревания кефирного продукта скорость кислотообразования уменьшается на (0,5 -1,0)°Т/ч уже в присутствии 25 мг/л сукцината хитозана.

4. Выявлено, что морфология молочнокислой и дрожжевой микрофлоры кефирных грибков существенно не изменялась. Однако увеличение количества сукцината хитозана до 1800 мг/л вызывало формирование длинных цепочек кокковых форм молочнокислых микроорганизмов.

5. Установлено, что доза сукцината хитозана до 1250 мл/л не вызывала значительных различий в физико-химических и органолептических показателей сквашенных образцов. При превышении данной дозы увеличивалась степень синерезиса сгустка и значительно ухудшались органолептические показатели за счет образования окрашенных соединений и нарушения нормального метаболизма микроорганизмов.

6. На основании изучения процессов сквашивания и созревания кефирного продукта, с учетом физиологически рекомендуемых норм потребления биологически активных нутриентов, оказывающих регулирующие действие на организм человека, и формирования функциональных свойств подобрана доза сукцината хитозана (1,00±0,05) мг/л.

7. Разработана технология продукта кефирного «Янтарный» (ТУ 9222027-10514645-2014), прошедшая апробацию на ООО «Молокомама» (г. Москва) и ОАО «МК «Ставропольский» (г. Ставрополь), определена экономическая эффективность и социальная значимость разработанной технологии.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Куликова, И.К. Современные направления исследований традиционных кисломолочных продуктов смешанного брожения/ И.К. Куликова, И.А. Евдокимов, М.А. Гашева, О.В. Жигулина, А.Б. Новосельская //Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии здорового питания, их качество и безопасность». - Алматы: АТУ, 2010. С. 60-61

2. Куликова, И.К. К вопросу использования биологически активных добавок в функциональных кисломолочных продуктах/ И.К. Куликова, J1.P. Алиева, Е.В. Евдокимова, О.В. Жигулина Н Материалы Х1У научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ. т.1, 2010.С.221-222.

3. Бучахчян, Ж.В. Сравнение пребиотической активности производных хитозана и лактозы/ Ж.В. Бучахчян, Л.Р. Алиева, И.А Евдокимов, М.В. Каледина, О.В. Жигулина, И.К. Куликова // Научный журнал КубГАУ]. -Краснодар: КубГАУ, 2011. - №73(09). - Шифр Информрегистра: 0421100012X0367. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/201 l/09/pdf/3l.pdf (1,0 пл.).

4. Жидков, В. Е. Роль дрожжей в формировании органолептических свойств молочных продуктов смешанного брожения/ В.Е. Жидков, Л.К. Петриченко, О.И. Олешкевич, О.В. Жигулина, И.К. Куликова // Вестник СевКавГТУ, №5, 2011. С. 67-70.

5. Евдокимов, И.А.Перспективы использования лактозосбраживающих дрожжей в функциональных молочных продуктах / И.А. Евдокимов, A.B. Новосельская, О.В. Жигулина, И.К. Куликова // Материалы XL научно-технической конференции СевКавГТУ. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки,- Ставрополь: СевКавГТУ. Т.1. 2011. 205 с.

6. Жигулина, О. В. Исследование влияния сукцината хитозана на развитие микрофлоры кефира/ О.В. Жигулина, И.А. Евдокимов, Л.Р. Алиева, А.Н. Байкина, И.К. Куликова //Сборник материалов Международной научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии». - Ставрополь: НОУ ОНТЦМП, Ч.З. 2011. - 294 с.

7. Евдокимов, И.А. Изучение влияния кефирных дрожжей на процесс сквашивания деминерализованной сыворотки молочнокислыми микроорганизмами/ И.А. Евдокимов, A.B. Новосельская, О.В. Жигулина, И.К. Куликова // Республиканская конференция молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь». - Казахстан, Алматы: АТУ, 2012. 539 с.

8. Олешкевич, О.И. Исследование утилизации углеводов молочного сырья дрожжевой микрофлорой кисломолочных продуктов / О.И. Олешкевич, И.К. Куликова, О.В. Жигулина, И.А. Подсвирова, B.C. Сомов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ. - 2013. - № 06(090).

IDA [article ID]: 0901306024. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/06/pdf/24.pdf (0,875 п.л.)

9. Каледина, М.В. Кисломолочный напиток с пищевыми волокнами/ М.В. Каледина, И.А. Евдокимов, Н.П. Салаткова, О.В. Жигулина, М.И. Шрамко, А.Р. Федосова // Молочная промышленность. № 8. 2013. С.43-44.

10. Жигулина, О.В. Натуральные консерванты - это реальность?/ О.В. Жигулина // Молочная промышленность. № 8. 2013. С.54-55.

11. Жигулина, О.В. Изучение термической устойчивости белков молока при пастеризации в присутствии олигосахарида хитозана / О.В. Жигулина, И.А. Евдокимов, И.К. Куликова, JI.P. Алиева // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях». 3-5.06.2014. - Волгоград: ВолгГТУ.С.307.

12. Патент РФ №2543146 Способ производства кефира / И.А. Евдокимов, И.К. Куликова, О.И. Олешкевич, О.В. Жигулина. -Приоритет 10.01.2013.-Опубл. 27.02.2015 .Бюл.№ 6.

Подписано к печати 26.08.2015 Формат 60x84 1/16 Усл. п. л. 1,51 Уч -изд л 0 83

Бумага офсетная___Тираж 100 экз.

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.